北宋时期,因为燃料、炉型等问题,炼钢炉子的温度并不高,灌钢的生铁与熟铁基本上是以半固态的状态进行相互渗碳的,这就需要用泥封堵炉子,让炉子中保持高温,从而实现生铁与熟铁的尽可能液化,渗碳也会更充分,制得的团钢不至于分层。
而到了元明时期,燃料与炉型都有了一定的改进,炉子的温度升高了,但是因为许多地方采用没有焦化的煤炭冶炼生铁,使得这时的生铁中依然含有大量的杂质,所以人们希望炼钢的时候,能在保温的情况下,依然允许空气的进入,来去除掉生铁中的部分杂质,提高钢材的质量。所以沾有泥巴的草席、草鞋等,有泥巴来保证温度,有通气孔保证通风,这不就和后世的炼钢原理能联系上了吗?
唐文郎狠狠捶了一下手,果然,灌钢法的发展还是有它的道理的。
但是了解完灌钢法后,唐文郎对这种冶炼钢铁的方式并不满意,可以说这种相互掺碳的方式,完全是建立在大量劳动力的基础上的。
熟铁是含碳量低的铁合金,生铁是含碳量高的铁合金,为了制作含碳量中等的铁合金,中国古人并没有采取在炒钢法中对材料、时间等进行量化实验的方法,而是对于熟铁与生铁的二次加工。虽然是历史原因的无奈之举,但对于唐文郎这个后世人来说,简直与脱裤子放屁没什么两样。
唐文郎赶忙将几个铁匠的作头以及手艺好的工匠集合到了一起,在江边小课堂开启了金属冶炼的第二小课堂,专门针对炼钢,进行了讲解与分析。其中,最为关键的,便是量化实验。
如今铁矿的来源是固定的,在铁矿大量预均化的基础上,铁矿的杂质、铁含量等问题无需多考虑,那么如果每次对于高炉用料进行标准化、数据化,那么基本可以保证出炉铁水的基本一致。
然后将出炉铁水分为几个小池子,进行不同时间的搅拌氧化,添加不同量的萤石、白云石作为除杂剂、助熔剂。然后通过标准测试,测定所制作钢材的硬度、韧度、延展性、耐磨性等数据,随后量化工艺步骤,扩量试验,进行中试,不就可以摸索出炒钢法量化生产的工艺了吗?
而炒钢法,完全也是可以改良的。如今的炒钢法,实际上与工业革命中期欧洲普遍使用的搅炼炉原理基本相同。原本唐文郎做做的炒钢池子便是用耐火砖铺设的,底部也有加热的炉灶,那么基本上只要在上面加一个盖子,留出搅拌所需要的孔洞,以及通风的通道与鼓风装置,便可以成为经典的搅炼炉了。
虽然唐文郎已经开始在建设碱式平炉,但是由于碱性砖的获取不易,以及如今对于钢材的急迫需求,平炉一时半儿也帮不上忙,所以还是以与传统炒钢法最为接近的搅炼炉为过渡吧,成本不高,还能积累工匠们的量化实验数据。
除了搅炼炉直接炼钢之外,唐文郎还拿出了新的秘密矿物。这种矿物是唐文郎在众多道士与龙虎山小天师张宇初的帮助下才找到的,而张宇初许久未见,便是帮唐文郎去协调他那些师叔们去多多寻找这种矿物了。
实际上这种矿物在很久之前便被中国人发现使用,也是冶金中比较常见的一种矿物,那便是二氧化锰,俗称软锰矿,在中国的历史上是一种被称为“无异名”的药物。
虽然在对于古代铁器等进行测定后,科学家们惊讶地发现,古代许多的钢铁中都有锰元素的存在,但事实上直到十九世纪的化学元素大发现,人们才最终知道了锰这种元素的存在。
而到了十九世纪的中期,冶金学家原本想通过锰来除去钢液中的硫及其他杂质,却意外地发现,添加了锰的钢材,不仅耐磨性得到了提高,而且并不影响其原本的强度及韧性。由此,通过向钢水中添加锰铁来制作锰钢的技术,彻底标志着冶金产业,从铁时代迈向了钢时代。
锰钢的性能是优越的,但是锰铁的制造、以及锰钢的冶炼,还是需要工匠们自行摸索,以现有的条件,想要很快做出来并不现实。我国的建国初期,在缺少电弧炉的情况下,冶炼工人也是通过不断摸索,才最终通过平炉制造出了锰钢的。
况且锰钢中对于锰含量的要求还不能太低,只含有3-4%锰的锰钢,催的就像是玻璃一样,只有锰含量达到了13%,才能形成具有优异性能的高锰钢,而这种添加量,对于现在还处于半液态冶炼的明朝,基本上是不可能的,只有通过搅炼炉与平炉,才有一定的可能性。
而唐文郎之所以要收集软锰矿,制作锰钢虽然是最终用途,但是眼下最迫切的却并不是锰钢,而是唐文郎明天将要进行的事情。
再次强化了工匠们量化实验的重要性后,唐文郎又去看了铸铜作坊制作的马炮等小型炮,在确定产能后,离开了龙江兵器厂,坐上了小船,又马不停蹄地驶向城里。在通济门内换了马车,急匆匆地在工部放衙之前赶到了工部。
与尚书薛祥及侍郎赵俊沟通了下一步的计划,以及需要的物资之后,又索要了几个全力配合的条子,这才满头大汗地向家中走去。
路过大中街的时候,唐文郎在自己的新宅子里逛了一圈。忠叔已经雇了些人在院内收拾了,本来便非常干净的院子,如今终于多了一些人气。唐文郎歇了歇脚,这才回了家,家中也是一副忙乱的样子,似乎最近所有的人都在忙,但愿忙过这一阵就好了吧!
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